Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Ventils

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Ventils. Das Ventil hat einen Ventilantrieb, der als Piezoaktuator ausgebildet ist, ein Ventilglied, einen Ventilkörper und einen Ventilsitz. Ein derartiges Ventil fin¬ det beispielsweise Einsatz bei einer Pumpe-Düse-Vorrichtung zur Kraftstoffzufuhr in einen Brennraum eines Zylinders einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Diesel- Brennkraftmaschine. Bei einer Pumpe-Düse-Vorrichtung bilden eine Pumpe, eine Steuereinheit mit dem Ventil und eine Düsen¬ einheit eine Baueinheit. Der Antrieb eines Kolbens der Pumpe erfolgt vorzugsweise über eine Nockenwelle einer Brennkraft¬ maschine mittels eines Kipphebels.

Die Pumpe ist über das Ventil an eine Niederdruck-Kraftstoff¬ zuführeinrichtung hydraulisch koppelbar. Sie ist ausgangssei- tig mit der Düseneinheit hydraulisch gekoppelt. Einspritzbe¬ ginn und Einspritzmenge werden durch das Ventil und dessen Ventilantrieb bestimmt. Durch die kompakte Bauweise der Pum¬ pe-Düse-Vorrichtung ergibt sich ein sehr geringes Hochdruck¬ volumen und eine große hydraulische Steifigkeit. Es werden so sehr hohe Einspritzdrücke von zirka 2.000 bar ermöglicht. Dieser hohe Einspritzdruck in Verbindung mit der guten Steu¬ erbarkeit des Einspritzbeginns und der Einspritzmenge ermög¬ lichen eine deutliche Reduktion der Emissionen bei gleichzei¬ tig niedrigem Kraftstoffverbrauch beim Einsatz der Brenn¬ kraftmaschinen.

Aus der DE 198 35 494 C2 ist eine Pumpe-Düse-Vorrichtung be¬ kannt mit einer Pumpe und einem Ventil mit einem Ventilglied, das die hydraulische Kopplung eines Absteuerraums mit einem Ablaufkanal steuert. Der Ablaufkanal ist hydraulisch gekop- pelt mit der Pumpe und einer Düseneinheit. Ein Zulaufkanal ist vorgesehen, der hydraulisch gekoppelt ist mit dem Absteu- erraum. Dem Ventilglied ist ein piezoelektrischer Ventilan¬ trieb zugeordnet, über den das Ventilglied zwischen zwei End¬ stellungen verstellt werden kann. In einer ersten Endstellung des Ventilglieds ist der Ablaufkanal hydraulisch gekoppelt mit einem Absteuerraum und dieser wiederum mit dem Zulaufka¬ nal. In einer zweiten Endstellung des Ventilglieds ist der Ablaufkanal hydraulisch entkoppelt von dem Absteuerraum und das Ventilglied ist in einem Ventilsitz des Ventils.

In der ersten Endstellung des Ventilglieds wird während eines Förderhubs der Pumpe Fluid von dem Zulaufkanal über den Ab¬ steuerraum und den Ablaufkanal von der Pumpe angesaugt. Wäh¬ rend eines Arbeitshubs eines Pumpenkolbens der Pumpe wird in der ersten Endposition des Ventilglieds Fluid von der Pumpe über den Ablaufkanal, den Absteuerraum in den Zulaufkanal zu¬ rückgedrückt. In der zweiten Endstellung des Ventilglieds kann während des Förderhubs des Pumpenkolbens wegen der feh¬ lenden hydraulischen Kopplung des Ablaufkanals mit dem Ab¬ steuerraum und dem Zulaufkanal kein Fluid zurückgedrückt wer¬ den und der Pumpenkolben erzeugt Hochdruck. Mit Überschreiten einer vorgegebenen Druckschwelle öffnet eine Düsennadel der Düseneinheit eine Düse der Düseneinheit und es erfolgt eine Einspritzung des Fluids. Das Einspritzende wird dadurch be¬ stimmt, dass das Ventilglied mittels des Stellantriebs in seine erste Endposition gesteuert wird und so Fluid über den Ablaufkanal in den Absteuerraum und den Zulaufkanal zurück¬ strömen kann, was zur Folge hat, dass der Druck in der Pumpe und somit auch in der Düseneinheit abnimmt, was wiederum zu einem Schließen der Düseneinheit führt.

Geringe Schadstoffemissionen einer Brennkraftmaschine, in der die Pumpe-Düse-Vorrichtung angeordnet ist, und eine präzise Steuerung der Brennkraftmaschine setzen ein präzises Zumessen von Kraftstoff durch die Pumpe-Düse-Vorrichtung voraus. Dies setzt wiederum eine langzeitstabile und reproduzierbare An- Steuerung des piezogesteuerten Ventils der Pumpe-Düse-Vor¬ richtung voraus.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vor¬ richtung zum Steuern eines Ventils zu schaffen, durch das o- der die ein präzises Steuern des Ventils gewährleistet werden kann, und zwar über eine lange Betriebszeitdauer.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Steuern eines Ventils mit einem Ventilantrieb, der als Piezoaktuator ausgebildet ist, mit ei¬ nem Ventilglied, einem Ventilkörper und einem Ventilsitz. Ein Stellsignal zum Laden des Piezoaktuators wird abhängig von einem Vorsteuerwert und von einem Ausgangswert eines Reglers ermittelt und erzeugt. Der Vorsteuerwert hängt ab von mindes¬ tens einer Betriebsgröße. Mittels des Stellsignals wird der Piezoaktuator derart geladen, dass das Ventilglied von einer Position entfernt von dem Ventilsitz in den Ventilsitz ge¬ steuert wird. Ein erster Wert wird ermittelt, der charakte¬ ristisch ist für die dem Piezoaktuator zugeführte elektrische Energie beim Auftreffen des Ventilglieds auf den Ventilsitz. Ein zweiter Wert wird ermittelt, der charakteristisch ist für die dem Piezoaktuator zugeführte elektrische Energie beim Ab- schluss des Ladevorgangs des Piezoaktuators. Ein Istwert, der charakteristisch ist für eine Dichtkraft, mit der das Ventil¬ glied auf dem Ventilsitz gepresst wird, wird abhängig von dem ersten und zweiten Wert ermittelt. Der Istwert und ein vor¬ gebbarer Sollwert werden dem Regler zugeführt, der abhängig davon einen Ausgangswert erzeugt. Eine Vorsteuerwert- Zuordnungsvorschrift wird abhängig von dem Ausgangswert und mindestens einer Betriebsgröße angepasst. Wenn eine vorgege¬ bene Bedingung erfüllt ist, wird die Vorsteuerwert-Zuord¬ nungsvorschrift zum Ermitteln des Vorsteuerwertes übernommen. So ist auch bei einer hochdynamischen Ansteuerung des Ven¬ tils, wie dies insbesondere im Falle eines Einsatzes des Ven¬ tils für eine Pumpe-Düse-Vorrichtung der Fall ist, einfach eine präzise Ansteuerung möglich, da durch die entsprechend angepasste Vorsteuerwert-Zuordnungsvorschrift der Regler ent¬ lastet ist und so nur noch geringe Abweichungen um den Ar¬ beitspunkt ausgleichen muss, was zur Folge hat, dass diese Abweichungen sehr schnell ausgeregelt werden können. Auf die¬ se Weise ist auch über eine lange Betriebsdauer des Ventils ein präzises Einstellen der Dichtkraft des Ventils einfach möglich. Unter der Vorsteuerwert-Zuordnungsvorschrift wird in diesem Rahmen die Rechenvorschrift verstanden mittels der der Vorsteuerwert abhängig von der mindestens einen Betriebsgröße ermittelt wird. Sie kann beispielsweise durch eine entspre¬ chende analytische Funktion umgesetzt sein, ist jedoch beson¬ ders einfach durch ein geeignetes Kennfeld wiedergegeben.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Ventil¬ kraft, mit der das Ventil durch den Ventilantrieb in den Ven¬ tilsitz gedrückt wird, wenn es sich in Anlagen mit dem Ven¬ tilsitz befindet, sehr exakt und auch sehr gut reproduzierbar einstellbar ist. Die Ventilsitzkraft ist maßgeblich für die Dichtigkeit des Ventils, wenn das Ventilglied in Anlage des mit dem Ventilsitz ist. So kann die mechanische Beanspruchung des Ventilglieds und auch des Ventilsitzes gezielt über eine lange Betriebszeitdauer des Ventils verringert werden und gleichzeitig sichergestellt werden, dass über diese lange Be¬ triebszeitdauer die Ventilsitzkraft, also die Dichtkraft, gleichbleibend ist. Es können so auch einfach Toleranzen beim Schließ- und Öffnungsvorgang des Ventils minimiert werden.

Die Erfindung nutzt so auch die Erkenntnis, dass der erste Wert maßgeblich abhängt von einer Kraft, die hervorgerufen wird durch den Druck des Fluids, das auf das Ventilglied ein¬ wirkt, und einer Kraft eines regelmäßig vorhandenen Rück¬ stellmittels. Es nutzt ferner die Erkenntnis, dass der zweite Wert maßgeblich abhängt von der Dichtkraft und daneben noch von der Kraft, die hervorgerufen wird durch den Druck des Fluids, das auf das Ventilglied einwirkt, und der Kraft des Rückstellmittels. So kann einfach abhängig von den beiden Werten ein Istwert der Dichtkraft ermittelt werden. Auf diese Weise wird somit der Piezoaktuator auch gleichzeitig als Sen¬ sor genutzt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Basis-Vorsteuerwert abhängig von der mindestens einen Be¬ triebsgröße ermittelt. Ein Adaptionswert wird abhängig von der mindestens einen Betriebsgröße ermittelt und eine Adapti¬ onswert-Zuordnungsvorschrift wird abhängig von dem Ausgangs¬ wert und mindestens einer Betriebsgröße angepasst und, wenn die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wird die Adaptions¬ wert-Zuordnungsvorschrift zum Ermitteln des Adaptionswertes übernommen. Der Vorsteuerwert wird abhängig von dem Basis- Vorsteuerwert und dem Adaptionswert ermittelt. Auf diese Wei¬ se kann beispielsweise im Falle von mehreren Ventilen der je¬ weilige Basis-Vorsteuerwert mittels derselben Basis-Vor¬ steuerwert-Zuordnungsvorschrift ermittelt werden, die dann auch gegebenenfalls nicht angepasst wird und es besteht ein¬ fach die Möglichkeit die Adaptionswert-Zuordnungsvorschrift individuell für jedes Ventil anzupassen. Auf diese Weise wird dann einfach ein sehr präzises Ansteuern des individuellen Ventils ermöglicht und gleichzeitig kann die Basis-Vorsteuer¬ wert-Zuordnungsvorschrift gemeinsam genutzt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die vorgegebene Bedingung dann so ausgestaltet ist, dass sie dann erfüllt ist, wenn ei¬ ne Betriebsaufnahme nach einer Betriebspause des Ventils er¬ folgt. Eine Betriebspause ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied deutlich länger nicht bewegt wird, als dies während eines typischen Betriebs des Ventils der Fall ist. Im Falle eines Einsatzes des Ventils in einer Brennkraftmaschine kann eine derartige Betriebspause beispielsweise die Zeitdau¬ er zwischen einem Abschalten der Brennkraftmaschine und einem darauf folgenden Motorstart sein. Auf diese Weise kann ein¬ fach erreicht werden, dass eine möglichst große Anzahl an Ausgangswerten zum Anpassen der Vorsteuerwert-Zuordnungsvor¬ schrift erfasst werden, bevor diese dann tatsächlich zum Er¬ mitteln des Vorsteuerwertes übernommen wird. Auf diese Weise lassen sich unerwünschte Kopplungseffekte, insbesondere Mit¬ kopplungseffekte, vermeiden. Ferner wird so einfach die Güte der Vorsteuerung erhöht.

Besonders einfach kann die Vorsteuerwert-Zuordnungsvorschrift abhängig von dem Ausgangswert und einer Drehzahl einer Kur¬ belwelle einer Brennkraftmaschine erfolgen, wenn das Ventil in einer Brennkraftmaschine, beispielsweise in einer Pumpe- Düse-Vorrichtung eingesetzt ist. Es hat sich in diesem Zusam¬ menhang überraschend gezeigt, dass durch ein einfaches Be¬ rücksichtigen der Drehzahl bereits eine ausreichend präzise Anpassung der Vorsteuerwert-Zuordnungsvorschrift möglich ist. Insbesondere lassen sich hierdurch einfach auch Dynamik- Einflüsse gut berücksichtigen. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Pumpe-Düse-Vorrichtung mit einem Ventil und ei¬ ner Vorrichtung zum Steuern der Pumpe-Düse- Vorrichtung und des Ventils und

Figur 2 ein Blockdiagramm zum Ermitteln eines Stellsignals in der Vorrichtung zum Steuern des Ventils.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figuren¬ übergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Die Pumpe-Düse-Vorrichtung (Figur 1) umfasst eine Pumpenein¬ heit, eine Steuereinheit und eine Düseneinheit. Die Pumpe- Düse-Vorrichtung wird bevorzugt eingesetzt zum Zuführen von Kraftstoff in den Brennraum eines Zylinders einer Brennkraft¬ maschine. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Diesel- Brennkraftmaschine ausgebildet. Die Brennkraftmaschine hat einen Ansaugtrakt zum Ansaugen von Luft, der mittels Gasein¬ lassventilen mit Zylindern koppelbar ist. Die Brennkraftma¬ schine weist ferner einen Abgastrakt auf, der über das Aus¬ lassventil gesteuert die aus den Zylindern auszustoßenden Ga¬ se abführt. Den Zylindern sind jeweils Kolben zugeordnet, die jeweils über eine Pleuelstange mit einer Kurbelwelle gekop¬ pelt sind. Die Kurbelwelle ist mit einer Nockenwelle gekop¬ pelt.

Die Pumpeneinheit umfasst einen Kolben 11, einen Pumpenkörper 12, einen Arbeitsraum 13 und ein Pumpen-Rückstellmittel 14, das vorzugsweise als Feder ausgebildet ist. Der Kolben 11 ist im eingebauten Zustand in einer Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle 16 gekoppelt, vorzugsweise mittels eines Kipphe¬ bels, und wird von dieser angetrieben. Der Kolben 11 ist in einer Ausnehmung des Pumpenkörpers 12 geführt und bestimmt abhängig von seiner Position das Volumen des Arbeitsraums 13. Das Pumpen-Rückstellmittel 14 ist so ausgebildet und angeord¬ net, dass das durch den Kolben 11 begrenzte Volumen des Ar- beitsraums 13 einen Maximalwert aufweist, wenn auf den Kolben 11 keine äußeren Kräfte einwirken, d. h. Kräfte, die über die Kopplung mit der Nockenwelle 16 übertragen werden.

Die Düseneinheit umfasst einen Düsenkörper 51, in dem ein Dü- senrückstellmittel 52, das als Feder und ggf. zusätzlich als Dämpfungseinheit ausgebildet ist, und eine Düsennadel 53 an¬ geordnet sind. Die Düsennadel 53 ist in einer Ausnehmung des Düsenkörpers 51 angeordnet und wird im Bereich einer Nadel¬ führung 55 geführt.

In einem ersten Zustand liegt die Düsennadel 53 an einem Na¬ delsitz 54 an und verschließt so eine Düse 56, die zum Zufüh¬ ren des Kraftstoffs in den Brennraum des Zylinders der Brenn¬ kraftmaschine vorgesehen ist. Die Düseneinheit ist vorzugs¬ weise, wie dargestellt, als nach innen öffnende Düseneinheit ausgebildet.

In einem zweiten Zustand ist die Düsennadel 53 leicht beabstandet zu dem Nadelsitz 54 und zwar hin in Richtung zu dem Düsenrückstellmittel 52 angeordnet und gibt so die Düse 56 frei. In diesem zweiten Zustand wird Kraftstoff in den Brennraum des Zylinders der Brennkraftmaschine zugemessen. Der erste oder zweite Zustand wird eingenommen abhängig von einer Kräftebilanz aus der Kraft, die durch das Düsenrück¬ stellmittel 52 auf die Düsennadel 53 wirkt und aus der dieser entgegenwirkenden Kraft, die durch den hydraulischen Druck im Bereich des Nadelabsatzes 57 hervorgerufen wird.

Die Steuereinheit umfasst einen Zulaufkanal 21 und einen Ab¬ laufkanal 22. Der Zulaufkanal 21 und der Ablaufkanal 22 sind mittels eines Ventils hydraulisch koppelbar. Der Zulaufkanal 21 ist von einem niederdruckseitigen Anschluss der Pumpe- Düse-Vorrichtung hin zu dem Ventil geführt. Der Ablaufkanal 22 ist hydraulisch mit dem Arbeitsraum 13 gekoppelt und ist hin zu dem Nadelabsatz 57 geführt und ist hydraulisch mit der Düse 56 koppelbar abhängig von dem Zustand, der von der Dü- sennadel 53 eingenommen wird.

Das Ventil umfasst ein Ventilglied 231, das vorzugsweise als sog. A-Ventil ausgebildet ist, d. h. es öffnet nach außen entgegen der Strömungsrichtung des Fluids. Das Ventil umfasst ferner einen Absteuerraum 232, der hydraulisch gekoppelt ist mit dem Zulaufkanal 21 und mittels des Ventilglieds 231 mit einem Hochdruckraum hydraulisch koppelbar ist. Der Hochdruck¬ raum ist hydraulisch gekoppelt mit dem Ablaufkanal 22.

In der geschlossenen Stellung des Ventilglieds 231 liegt das Ventilglied 231 an einem Ventilsitz 234 eines Ventilkörpers 237 an. Ferner ist ein Ventilrückstellmittel vorgesehen, wel¬ ches so angeordnet und ausgebildet ist, dass es das Ventil¬ glied 231 in eine Offenstellung, d. h. beabstandet zu dem Ventilsitz 234 drückt, wenn die durch einen Stellantrieb 24 auf das Ventilglied wirkenden Kräfte geringer sind als die Kräfte, die durch den Druck des Fluids, hier des Kraftstoffs, hervorgerufen werden und die durch das Ventilrückstellmittel auf das Ventilglied 231 wirken. Der Stellantrieb 24 ist als Piezostapel ausgebildet.

Der Stellantrieb 24 ist vorzugsweise mittels eines Übertra¬ gers, der vorzugsweise den Hub des Stellantriebs 24 ver¬ stärkt, mit dem Ventilglied 231 gekoppelt. An dem Stellan¬ trieb 24 ist vorzugsweise auch ein Stecker zur Aufnahme von elektrischen Kontakten zur Ansteuerung des Stellantriebs 24 vorgesehen.

Eine Vorrichtung 60 zum Steuern der Pumpe-Düse-Vorrichtung ist vorgesehen, die ein Stellsignal SG für das Ventil er¬ zeugt.

In der Offenstellung des Ventilglieds 231 wird bei einer Be¬ wegung des Kolbens 11, die nach oben d. h. in Richtung weg von der Düse 56 gerichtet ist, Kraftstoff über den Zulaufka- nal 21 hin zum Arbeitsraum 13 angesaugt. Solange das Ventil¬ glied 231 während einer anschließenden Abwärtsbewegung des Kolbens 11, d. h. bei einer hin zu der Düse 56 gerichteten Bewegung, weiterhin in seiner Offenstellung befindet, wird der in dem Arbeitsraum 13 und dem Ablaufkanal 22 befindliche Kraftstoff über das Ventil wieder zurück in den Absteuerraum 232 und ggf. in den Zulaufkanal 21 zurückgedrückt.

Wenn jedoch bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 11 das Ven¬ tilglied 231 in seine geschlossene Stellung gesteuert ist, wird der im Arbeitsraum 13 und somit auch der im Ablaufkanal 22 und der in dem Hochdruckraum befindliche Kraftstoff ver¬ dichtet, wodurch der Druck mit zunehmender Abwärtsbewegung des Kolbens 11 im Arbeitsraum 13, im Hochdruckraum und im Ab¬ laufkanal 22 zunimmt. Entsprechend dem steigenden Druck im Ablaufkanal 22 erhöht sich auch die durch den Hydraulikdruck hervorgerufene Kraft, die auf den Nadelabsatz 57 in Richtung einer Öffnungsbewegung der Düsennadel 53 zum Freigeben der Düse 56 wirkt. Wenn der Druck in dem Ablaufkanal 22 einen Wert überschreitet, bei dem die durch den Hydraulikdruck her¬ vorgerufene Kraft auf den Nadelabsatz 57 größer ist als die dieser entgegenwirkende Kraft des Düsenrückstellmittels 52, bewegt sich die Düsennadel 53 weg vom Nadelsitz 54 und gibt so die Düse 56 für die Kraftstoffzufuhr zum Zylinder der Brennkraftmaschine frei. Die Düsennadel 53 bewegt sich dann wieder hinein in den Nadelsitz 54 und verschließt somit die Düse 56, wenn der Hydraulikdruck in dem Ablaufkanal 22 den Wert unterschreitet, bei dem die durch den Hydraulikdruck am Nadelabsatz 57 hervorgerufene Kraft kleiner ist als die durch das Düsenrückstellmittel 52 hervorgerufene Kraft. Der Zeit¬ punkt, an dem dieser Wert unterschritten wird und an dem so¬ mit die Kraftstoffzumessung beendet wird, kann durch das Steuern des Ventilglieds 231 von seiner geschlossenen Stel¬ lung in eine Offenstellung beeinflusst werden. Durch das Steuern des Ventilglieds von seiner Schließstellung in seine Offenstellung wird die hydraulische Kopplung zwi¬ schen dem Hochdruckraum und dem Absteuerraum 232 und dem Zu¬ laufkanal 21 hergestellt. Aufgrund des beim Öffnen herrschen¬ den hohen Druckunterschiedes zwischen dem Fluid in dem Hoch¬ druckraum und dem Ablaufkanal 22 und dem Fluid in dem Absteu¬ erraum 232 und dem Zulaufkanal 21 strömt dann der Kraftstoff von dem Hochdruckraum mit sehr hoher Geschwindigkeit, in der Regel mit Schallgeschwindigkeit, in den Absteuerraum 232 und weiter in den Zulaufkanal 21. Dadurch wird dann der Druck in dem Hochdruckraum und dem Ablaufkanal 22 schnell so stark verringert, dass die von dem Düsenrückstellmittel 52 auf die Düsennadel 53 wirkenden Kräfte dazu führen, dass sich die Dü¬ sennadel 53 in den Nadelsitz 54 bewegt und somit dann die Dü¬ se 56 verschließt.

Der Ablauf des Bestimmens eines Stellsignals SG zum Laden des Piezoaktors des Ventilantriebs 24 ist im folgenden anhand des Blockdiagramms der Figur 2 beschrieben.

Zu einem vorgebbaren ersten Zeitpunkt wird das Ventilglied 231 von seiner Position entfernt von dem Ventilsitz 234 in den Ventilsitz gesteuert. Der vorgebbare erste Zeitpunkt wird vorzugsweise so gewählt, dass der Kolben 11 in seinem oberen Totpunkt ist und bleibt bis zum erwarteten Auftreffen des Ventilglieds 231 auf den Ventilsitz 234. Dadurch kann der AuftreffZeitpunkt besonders präzise detektiert werden. Der vorgebbare erste Zeitpunkt kann jedoch auch so gewählt sein, dass der Kolben 11 seinen oberen Totpunkt verlassen hat bis zum erwarteten Auftreffen des Ventilglieds 231 auf den Ventilsitz 234.

In einem Block Bl wird zum einen ein Basis-Vorsteuerwert EGY_PRE der zuzuführenden elektrischen Energie abhängig von einer Kraftstofftemperatur T_FU und/oder einer Drehzahl N und dem vorgebbaren ersten Zeitpunkt ermittelt. Der vorgebbare erste Zeitpunkt steht in einer Abhängigkeit zu dem Zeitpunkt SOI des Wegbewegens der Düsennadel 53 von ihrer Anlage an dem Düsenkörper 51, also dem Beginn der Einspritzung, und zwar für den Fall, dass der Kolben 11 sich teilweise außerhalb seines oberen Totpunktes befindet, während das Ventilglied 231 sich in Anlage mit dem Ventilsitz 234 befindet. Der Vor¬ steuerwert EGY_PRE der zuzuführenden elektrischen Energie wird beispielsweise mittels eines Kennfelds ermittelt, dessen Kennfeldwerte vorab durch Versuche ermittelt wurden.

Ferner wird in dem Block Bl ein Sollwert EGY_D_SP einer elek¬ trischen Differenzenergie ermittelt. Der Sollwert EGY_D_SP der elektrischen Differenzenergie ist charakteristisch für die Dichtkraft, die von dem Ventilglied 231 auf den Ventil¬ sitz 234 des Ventilkörpers 237 ausgeübt wird, wenn das Ven¬ tilglied 231 sich in Anlage mit dem Ventilsitz 234 befindet. Der Sollwert EGY_D_SP der elektrischen Differenzenergie wird in dem Block Bl abhängig von der Kraftstofftemperatur T_FU, der Drehzahl N und/oder dem vorgebbaren ersten Zeitpunkt ermittelt. Dies kann beispielsweise auch mittels eines ent¬ sprechenden Kennfelds erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann dies auch abhängig von einer Kühlmitteltemperatur erfolgen.

In einem Block B2 wird abhängig von Istwerten EGY_AV der dem Piezoaktor während des Ladevorgangs zugeführten elektrischen Energie die bis zum Auftreffen des Ventilglieds 231 auf den Ventilsitz 234 zugeführte Energie ermittelt. Dies kann bei¬ spielsweise erfolgen durch Auswerten von Istwerten V_AV der Piezospannung oder entsprechender sie charakterisierender Größen, wie z.B. der tatsächliche Strom durch den Piezoaktor oder die dem Piezoaktor zugeführte Ladung oder elektrische Energie. Beim Auftreffen des Ventilglieds 231 ergibt sich ein charakteristischer Verlauf dieser Größen, anhand dessen der Zeitpunkt des Auftreffens des Ventilglieds 231 erkannt werden kann. Ferner wird in dem Block B2 dann anhand des ermittelten Zeitpunkts des Auftreffens des Ventilglieds 231 in den Ven¬ tilsitz 234 und des diesem Zeitpunkt zugeordneten Istwertes EGY_AV der zugeführten Energie ein Istwert EGY-DET der zuge¬ führten elektrischen Energie beim Auftreffen des Ventilglieds 231 in den Ventilsitz 234 ermittelt.

In einem Block B3 werden ebenfalls die Istwerte EGY_AV der zugeführten elektrischen Energie eingelesen und der Istwert EGY_AV beim Ende des Ladevorgangs des Piezoaktors einem Ist¬ wert EGY_CHA der zugeführten elektrischen Energie beim Ab- schluss des Ladevorgangs zugeordnet. Der Abschluss des Lade¬ vorgangs kann beispielsweise daran erkannt werden, dass die Istwerte EGY_AV der zugeführten elektrischen Energie ein Maximum erreichen oder auch durch eine entsprechende Infor¬ mation einer weiteren Steuerungsfunktion für die Pumpe-Düse- Vorrichtung.

In einem Block B4 wird dann die Differenz des Istwertes EGY_CHA der zugeführten elektrischen Energie beim Abschluss des Ladevorgangs und des Istwertes EGY_DET der zugeführten elektrischen Energie beim Auftreffen des Ventilglieds 231 in den Ventilsitz 234 ermittelt und einem Block B5 zugeleitet, der einen Tiefpass-Filter umfasst und an seinem Ausgang einen Istwert EGY_D_AV der elektrischen Differenzenergie zur Ver¬ fügung stellt.

In einem Block B6 wird die Differenz des Sollwertes EGY_D_SP und des Istwertes EGY_D_AV der elektrischen Differenzenergie gebildet. In einer einfacheren Ausführungsform kann der Istwert EGY_D_AV der elektrischen Differenzenergie auch direkt ohne das Tiefpass-Filter des Blocks B5 ermittelt werden.

Der Ausgang des Blocks B6 ist mit einem Block B7 eingangs¬ seitig verbunden, der einen Regler umfasst, der bevorzugt als PI-Regler ausgebildet ist. Die Stellgröße des Reglers, die in diesem Ausführungsbeispiel ein Regelwert EGY_FBC der zuzu¬ führenden elektrischen Energie ist, der auch als Ausgangswert bezeichnet werden kann, wird anschließend einem Block B8 zugeführt.

In einem Block B9 wird ein Adaptionswert EGY_D_PRE der zuzu¬ führenden elektrischen Differenzenergie abhängig von einer oder mehrerer der folgenden Größen ermittelt. Die Größen sind beispielsweise die Kraftstofftemperatur T_FU oder die Kühl¬ mitteltemperatur oder die Drehzahl oder der Zeitpunkt SOI des Einspritzbeginns.

In dem Block B9 ist zu diesem Zweck eine Adaptionswert-Zuord¬ nungsvorschrift abgespeichert, die während des Betriebs des Ventils zum Ermitteln des Adaptionswertes EGY_D_AD abgearbei¬ tet wird. Bevorzugt ist zu diesem Zweck für jede einzelne Pumpe-Düse-Vorrichtung in dem Block B9 ein Kennfeld abgelegt, in dem Werte des Adaptionswertes EGY_D_AD abhängig von einer oder mehrerer Eingangsgrößen des Blocks B9 abgespeichert sind. Bevorzugt sind in diesem Kennfeld eine vorgebbare An¬ zahl an Kennfeldpunkten abgelegt. Das Ermitteln des jeweili¬ gen Adaptionswertes EGY_D_AD erfolgt, wie allgemein bei Kenn¬ feldern üblich, mittels entsprechender Interpolation zwischen den abgespeicherten Kennfeldpunkten. Das Kennfeld des Blocks B9 wird bei Vorliegen einer vorgegebenen Bedingung aktuali¬ siert. Die vorgegebene Bedingung ist bevorzugt dann erfüllt, wenn nach einem Motorstop die Brennkraftmaschine, der die Pumpe-Düse-Vorrichtung zugeordnet ist, neu gestartet wird. Das Aktualisieren des Kennfeldes wird dann weiter unten noch näher erläutert.

Der Adaptionswert EGY_D_PRE der zuzuführenden elektrischen Differenzenergie und der Basis-Vorsteuerwert EGY_PRE der zu¬ zuführenden elektrischen Energie werden in dem Block B8 ad¬ diert und bilden so einen Vorsteuerwert der zuzuführenden e- lektrischen Energie. Ferner wird in dem Block B8 auch noch der Regelwert EGY_FBC der zuzuführenden elektrischen Energie hinzuaddiert und in Summe ergibt sich so eine gewünschte dem Piezoaktuator zuzuführende elektrische Energie EGY_THRUST.

Der Wert EGY_THRUST der gewünschten zuzuführenden elektri¬ schen Energie wird einem Block BIO zugeführt, in dem ein entsprechendes Stellsignal SG zum Ansteuern des als Piezo¬ aktuator ausgebildeten Ventiltriebs 24 erzeugt wird. Das Stellsignal SG ist bevorzugt ein pulsweitenmoduliertes Signal und die gewünschte zuzuführende elektrische Energie EGY_THRUST wird vorzugsweise in eine vorgegebene Anzahl an Teilenergiemengen aufgeteilt, die jeweils in einer Periode des pulsweitenmodulierten oder pulsamplitudenmodulierten Signals dem Piezoaktuator zugeführt werden.

Der Block BIO umfasst ferner bevorzugt noch einen weiteren unterlagerten Regler, in dem das tatsächliche Zuführen der elektrischen Energie zu dem Piezoaktuator geregelt wird, wobei die Stellgröße die jeweilige Pulsweite bzw. Pulshöhe des Stellsignals SG ist. Als Regelgröße kann dazu beispiels¬ weise die jeweils aktuelle Ladung oder die Istwerte V_AV der Piezospannung oder die Istwerte EGY_AV der zugeführten elektrischen Energie dienen. Wenn das Stellsignal SG für einen Ladevorgang im Anschluss an einem zweiten vorgebbaren Zeitpunkt ermittelt werden soll, der auch so gewählt sein kann, dass der Kolben 11 seinen oberen Totpunkt verlassen hat bis zum erwarteten Auftreffen des Ventilglieds 231 auf den Ventilsitz 234, wird bevorzugt der Regelwert EGY_FBC der zuzuführenden elektrischen Energie übernommen von einem Ladevorgang, der im Anschluss an den ersten vorgebbaren Zeitpunkt vorab erfolgte. Es wird dann lediglich der Basis-Vorsteuerwert EGY_PRE der zuzuführenden elektrischen Energie und der Adaptionswert EGY_D_AD der zuzuführenden elektrischen Energie neu berechnet. Dies hat den Vorteil einer Rechenentlastung und dass, wenn der vorge¬ bbare erste Zeitpunkt so gewählt ist, dass der Kolben 11 in seinem oberen Totpunkt ist und bleibt bis zum erwarteten Auftreffen des Ventilglieds 231 auf den Ventilsitz 234, die Ventildichtkraft dann auch für den vorgebbaren zweiten Zeitpunkt präzise eingestellt wird.

Ferner ist ein Block B12 vorgesehen, dem der Regelwert ■ EGY_FBC des Reglers des Blocks B7 zugeführt wird. Der Regel¬ wert EGY_FBC der zuzuführenden elektrischen Energie ist re¬ präsentativ für einen Fehler des Vorsteuerwertes der zuzufüh¬ renden elektrischen Energie in dem aktuellen Arbeitspunkt, der durch eine oder mehrere der Größen Kraftstofftemperatur T_FU, Kühlmitteltemperatur, Drehzahl N, Einspritzbeginn SOI bestimmt wird.

Bevorzugt umfasst der Block B12 ein Zwischen-Kennfeld, das jeweils nach dem Aktualisieren des Kennfeldes des Blocks B9 neu initialisiert wird. In das Zwischen-Kennfeld des Blocks B12 werden die während des Betriebs der Pumpe-Düse-Vorrich¬ tung auftretenden Regelwerte EGY_FBC gespeichert. Dies er- folgt abhängig von den jeweils zugeordneten aktuellen Größen, also einer oder mehrerer der Eingangsgrößen des Blocks B12.

Bevorzugt umfasst das Zwischen-Kennfeld eine vorgegebene An¬ zahl diskreter Punkte zum Abspeichern des Regelwertes EGY_FBC. Dieses "Lernen" der entsprechenden Kennfeldwerte kann bevorzugt über eine Flächengewichtung, einen Filter oder mittels ähnlicher Verfahren durchgeführt werden. So wird mit¬ tels des Flächengewichtungsverfahrens berücksichtigt, wie weit der jeweils aktuelle Betriebspunkt entfernt ist von ei¬ ner entsprechenden Stützstelle des Zwischen-Kennfeldes und die oder mehrere Stützstellen des Zwischen-Kennfeldes werden dann entsprechend gewichtet aktualisiert.

Im Hinblick auf das Ermitteln der Ausgangsgrößen der Blöcke B9, Bl, B12 kann es auch vorteilhaft sein die aktuelle Kapa¬ zität des Piezoaktuators als Eingangsgröße zu berücksichti¬ gen.

Wenn die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, also so zum Bei¬ spiel, wenn die Brennkraftmaschine neu gestartet wird nach einem Motorstopp, so wird das Kennfeld des Blocks B9 mittels des Zwischen-Kennfeldes des Blocks B12 aktualisiert. Beson¬ ders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn dazu vorab das Zwischen-Kennfeld mittels eines geeigneten Filters geglättet wird. Im einfachsten Fall werden die Stützstellen des Zwischen-Kennfeldes addiert zu den entsprechenden Stütz¬ stellen des Kennfeldes B9. Alternativ kann dies jedoch auch mittels einer vorgebbaren Gewichtung oder dergleichen erfol¬ gen.

Die seit der letzten Aktualisierung des Kennfeldes B9 aufge¬ tretenen Regelwerte EGY_FBC, die repräsentativ sind für einen Fehler des Vorsteuerwertes im aktuellen Betriebspunkt werden so effizient eingesetzt zum Verbessern der Güte des jeweili- gen Vorsteuerwertes. Auf diese Weise kann dann der Regler des Blockes B7 sich auf das Ausgleichen nur äußerst geringer Dif¬ ferenzen des Sollwertes EGY_D_SP und des Istwertes EGY_D_AV der elektrische Differenzenergie beschränken und so kann auch während eines äußerst hochdynamischen Betriebs der Pumpe- Düse-Vorrichtung ein sehr präzises Ansteuern des Stellan¬ triebs 24, der der Piezoaktuator ist, gewährleistet werden.

Durch das nur bei Vorliegen der vorgegebenen Bedingung erfol¬ gende Aktualisieren des Kennfeldes des Blocks B9 können uner¬ wünschte Mitkopplungseffekte verhindert werden. Alternativ kann die vorgegebene Bedingung auch so ausgestaltet sein, dass sie erfüllt ist nach einer vorgebbaren Anzahl an Motor¬ läufen, so zum Beispiel zwei, drei, vier oder fünf Motorläu¬ fe, oder dass sie erfüllt ist nach einer vorgebbaren Be¬ triebsdauer, so zum Beispiel fünf oder zehn Betriebsstunden.

Alternativ kann statt des Adaptionswertes EGY_DAD auch direkt in dem Block Bl ein Aktualisieren der dortigen Zuordnungsvor¬ schrift abhängig von dem Zwischen-Kennfeld des Blocks B12 er¬ folgen. In diesem Fall kann dann der Basis-Vorsteuerwert EGY_PRE auch gleich dem Vorsteuerwert sein.

Ferner können alternativ die Ausgangsgrößen der Blöcke Bl, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9, BIO auch entsprechende elekt¬ rische Spannungen oder Ströme oder Ladungen sein. Im Falle einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, denen dann mehrere Pumpe-Düse-Vorrichtungen zugeordnet sind kann beson¬ ders bevorzugt der Block Bl für alle Pumpe-Düse-Vorrichtungen identisch realisiert sein, während bevorzugt der Block B9 dann für jede einzelne Pumpe-Düse-Vorrichtung individuell vorgesehen ist.